《传感器与自动检测技术》课件第5章
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电倍增管的阴极灵敏度。而一个光子在阳极上产生的 平均电子数叫做光电倍增管的总灵敏度。
光电倍增管的最大灵敏度可达10A/lm，极间电压 越高，灵敏度越高；但极间电压也不能太高，太高反 而会使阳极电流不稳。
另外，由于光电倍增管的灵敏度很高，所以不能 受强光照射，否则将会损坏。
（3）暗电流和本底脉冲 一般在使用光电倍增管时，必须把管子放在暗室
③光谱特性。光谱特性与光敏电阻的材料有关。从下 图可知，硫化铅光敏电阻在较宽的光谱范围内均有较 高的灵敏度，峰值在红外区域；硫化镉、硫化铊、硫 化铅的峰值在可见光区域。因此，在选用光敏电阻时， 应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才 能获得满意的效果。
④伏安特性。在一定照度下，加在光敏电阻两端的电 压与电流之间的关系称为伏安特性。下图中曲线1、2 分别表示照度为零及照度为某值时的伏安特性。由曲 线可知，在给定偏压下,光照度较大，光电流也越大。 在一定的光照度下，所加的电压越大，光电流越大， 而且无饱和现象。但是电压不能无限地增大，因为任 何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流 的限制。超过最高工作电压和最大额定电流，可能导 致光敏电阻永久性损坏。
A
真空管、 光电阴极
光电管有真空光电管和充 气光电管或称电子光电管和离
K K和光电阳 极A
子光电管两类。两者结构相似，
如右图所示。它们由一个阴极
和一个阳极构成，并且密封在
一只真空玻璃管内。
阴极装在玻璃管内壁上，其上涂有光电发射材料。 阳极通常用金属丝弯曲成矩形或圆形，置于玻璃管的 中央。
（2）基本特性 光电器件的性能主要由伏安特性、光照特性、光
2. 内光电效应 当光照射在物体上，使物体的电阻率ρ发生变化，
或产生光生电动势的现象叫做内光电效应，它多发生 于半导体内。根据工作原理的不同，内光电效应分为 光电导效应和光生伏特效应两类：
内光电效应动画演示
（1）光电导效应在光线作用，电子吸收光子能量从 键合状态过渡到自由状态，而引起材料电导率的变化， 这种现象被称为光电导效应。基于这种效应的光电器 件有光敏电阻。 （2）光生伏特效应在光线作用下能够使物体产生一 定方向的电动势的现象叫做光生伏特效应。基于该效 应的光电器件有光电池、光敏二极管、三极管。
（1）光敏电阻的结构 光敏电阻的结构和符号如下图所示。管芯是一块
安装在绝缘衬底上带有两个欧姆接触电极的光电导体。 光导体吸收光子而产生的光电效应，只限于光照的表 面薄层，因此光电导体一般都做成薄层。为了获得高 的灵敏度，光敏电阻的电极一般采用梳状图案。
（2）光敏电阻的主要参数和基本特性 ①暗电阻、亮电阻、光电流。光敏电阻在室温条件下， 全暗（无光照射）后经过一定时间测量的电阻值，称 为暗电阻。此时在给定电压下流过的电流称为暗电流。 光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电 阻。光电流是亮电流与暗电流之差。
2）光电池 光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能
的器件。由于它可把太阳能直接变电能，因此又称为 太阳能电池。它是基于光生伏特效应制成的，是发电 式有源元件。它有较大面积的PN结，当光照射在PN结 上时，在结的两端出现电动势。 （1）光电池的结构和工作原理
如图（a），在一块N型硅片上用扩散的办法掺入一些 P型杂质(如硼)形成PN结。当光照到PN结区时，如果 光子能量足够大，将在结区附近激发出电子-空穴对， 光生电子—空穴对的扩散运动使电子通过漂移运动被 拉到N型区，空穴留在P区，所以在N区聚积负电荷，P 区聚积正电荷，这样N区和P区之间出现电位差，如图 （b）。若将PN结两端用导线连起来，电路中有电流 流过，电流的方向由P区流经外电路至N区。若将外电 路断开，就可测出光生电动势。
高几万倍到几百万倍。其主要参数为倍增系数M。
图5-4 光电倍增管的结构
倍增系数M 等于n个倍增电极的二次电子发射系 数δ的乘积。如果n个倍增电极的δ都相同，则，因 此，阳极电流I为
（5– 5）
式中i为光电阴极的光电流。
光电倍增管的电流放大倍数β为：
M与所加电压有关，M在
105~108之间，稳定性为1％左右，
⑥温度特性。其性能(灵敏度、暗电阻)受温度的影响 较大。随着温度的升高，其暗电阻和灵敏度下降，光 谱特性曲线的峰值向波长短的方向移动。硫化镉的光 电流I和温度T的关系如下图所示。有时为了提高灵敏 度，或为了能够接收较长波段的辐射，将元件降温使 用。例如，可利用制冷器使光敏电阻的温度降低。
(a)
(b)
基于内光电效 应的光电元件
光敏电阻
光敏二极管
光敏三极管
基于内光电效 应的光电元件
5.1.2 光电元件
各种光电池
1. 外光电效应器件
外光电效应器件是指利用物质在光的照射下发射
电子的外光电效应而制成的光电器件，一般都是真空
的或充气的光电器件，如光电管和光电倍增管。
1）光电管 （1）光电管的结构与工作原理
1. 外光电效应 在光线的作用下能使电子逸出物体表面的现象称
为外光电效应，向外发射的电子叫做光电子。基于外 光电效应的光电元件有紫外光电管、光电倍增管、光 电摄像管等。
外光电效应动画演示
1905年德国物理 学家爱因斯坦用光量 子学说解释了光电发 射效应，并为此而获 得1921年诺贝尔物理 学奖。他的研究推动 了量子力学的发展。
光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感 器。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光 强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来 检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、 表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以 及物体的形状、工作状态的识别等。
第5章 光电式传感器
光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等 特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应 用。新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器 的诞生，为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。
表示氧铯阴极光电管的光照特性，光电流I与光通量
成线性关系。曲线2为锑铯阴极的光电管照特性， 它成非线性关系。光照特性曲线的斜率（光电流与入 射光光通量之间比）称为光电管的灵敏度。
③光电管的光谱特性。由于光阴极对光谱有选择性， 因此光电管对光谱也有选择性。保持光通量和阴极电 压不变，阳极电流与光波长之间的关系叫光电管的光 谱特性。一般对于光电阴极材料不同的光电管，它们 有不同的红限频率υ0，因此它们可用于不同的光谱 范围。除此之外，即使照射在阴极上的入射光的频率 高于红限频率υ0，并且强度相同，随着入射光频率 的不同，阴极发射的光电子的数量还会不同，即同一 光电管对于不同频率的光的灵敏度不同，这就是光电 管的光谱特性。所以，对各种不同波长区域的光，应 选用不同材料的光电阴极。 2）光电倍增管 （1）光电倍增管的结构和工作原理
光敏电阻的暗电阻越大，而亮电阻越小则性能越 好。也就是说，暗电流越小，光电流越大，这样的光 敏电阻的灵敏度越高。实用的光敏电阻的暗电阻往往 超过1MΩ,甚至高达100MΩ，而 亮电阻则在几千欧以下，暗电阻 与亮电阻之比在102～106之间， 可见光敏电阻的灵敏度很高。
②光照特性。下图所示为光敏电阻的光照特性，表示 了在一定外加电压下，光敏电阻的光电流和光通量之 间的关系。不同类型光敏电阻光照特性不同，但光照 特性曲线均呈非线性。因此它不宜作定量检测元件， 这是光敏电阻的不足之处。一般在自动控制系统中用 作光电开关。
当入射光很微弱时，普通光电 管产生的光电流很小，只有零点几 微安，很不容易探测。这时常用光 电倍增管对电流进行放大。
如图5-4所示，光电倍增管由光阴极、倍增电极 以及阳极三部分组成。倍增极多的可达30级；阳极是 最后用来收集电子的，收集到的电子数是阴极发射电 子数的105~106倍。即光电倍增管的放大倍数可达几万 倍到几百万倍。光电倍增管的灵敏度就比普通光电管
第5章 光电式传感器
本章学习的主要内容：
5.1 光电效应与光电元件 5.2 光纤传感器 5.3 激光传感器 5.4 图像传感器
第5章 光电式传感器
光电式传感器是各种光电检测系统中实现光电转 换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光 辐射）转变成为电信号的器件。具有精度高、反应快、 非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单， 形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中 应用非常广泛。
（4）光电倍增管的光照特性 光照特性反映了光电倍增管的阳极输出电流与照
射在光电阴极上的光通量之间的函数关系。对于较好 的管子，在很宽的光通量范围之内，这个关系是线性 的，即入射光通量小于10-4lm时，有较好的线性关系。
光通量大，开始出现 非线性，如右图所示。
2. 内光电效应器件 1）光敏电阻
光敏电阻具有很高的灵敏度，很好的光谱特性， 光谱响应可从紫外区到红外区范围内。而且体积小、 重量轻、性能稳定、价格便宜，因此应用比较广泛。
谱特性、响应时间、峰值探测率和温度特性来描述。
①光电管的伏安特性。在一定 的光照射下，对光电器件的阴 极所加电压与阳极所产生的电 流之间的关系称为光电管的伏 安特性。光电管的伏安特性如 右图所示。它是应用光电传感 器参数的主要依据。
②光电管的光照特性。通常指当光电管的阳极和阴极 之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系为 光电管的光照特性。其特性曲线如下图所示。曲线1
罐装生产流水线动画演示
光的特性 光波是波长为10~10 6 nm的电磁波。
紫蓝
绿
380nm
黄橙
红
780nm
5.1 光电效应与光电元件
5.1.1 光电效应
光电效应：指物体吸收了光能后转换为该物体中 某些电子的能量，从而产生的电效应。包括外光电效 应、内光电效应。内光电效应又分为光电导效应、光 生伏特效应。
基于外光电效 应的光电元件
光电管
光电倍 增管
根据爱因斯坦假设，一个电子只能接受一个光子 的能量，所以要使一个电子从物体表面逸出，必须使 光子的能量大于该物体的表面逸出功，超过部分的能 量表现为逸出电子的动能。外光电效应多发生于金属 和金属氧化物，从光开始照射至金属释放电子所需时 间不超过s。所以我们可以假设光子是具有能量的粒 子，每个光子的能量：
加速电压稳定性要在0.1％以内。
如果有波动，倍增系数也要波动，
因此M具有一定的统计涨落。一
般阳极和阴极之间的电压为
1000~2500V，两个相邻的倍增电
极的电位差为50~100V。对所加 电压越稳越好，这样可以减小统 计涨落，从而减小测量误差。
图5-5 倍增系数 特性曲线
（2）光电阴极灵敏度和光电倍增管总灵敏度 一个光子在阴极上能够打出的平均电子数叫做光
（5– 1）
式中H为普朗克常数，6.626×10-34J·s；ν为光的频
率（s-1）
根据能量守恒定理:
（5– 2）
式中，m—电子质量；v0—电子逸出速度。该方程称
为爱因斯坦光电效应方程。 光电子能否产生，取决于光电子的能量是否
大于该物体的表面电子逸出功A0。不同的物质具有不 同的逸出功，即每一个物体都有一个对应的光频阈值，
当入射光的频谱成分不变时，产生的光电流与光 强成正比。即光强愈大，意味着入射光子数目越多， 逸出的电子数也就越多。
注意：光电子逸出物体表面具有初始动能mv02 /2，
因此外光电效应器件（如光电管）即使没有加阳极电 压，也会有光电子产生。为了使光电流为零，必须加 负的截止电压，而且截止电压与入射光的频率成正比。
里避光使用，使其只对入射光起作用；但是由于环境 温度、热辐射和其它因素的影响，即使没有光信号输
入，加上电压后阳极仍有电流，这种电流称为暗电流， 这是热发射所致或场致发射造成的，这种暗电流通常 可以用补偿电路消除。
如果光电倍增管与闪烁体放在一处，在完全蔽光 情况下，出现的电流称为本底电流，其值大于暗电流。 增加的部分是宇宙射线对闪烁体的照射而使其激发， 被激发的闪烁体照射在光电倍增管上而造成的，本底 电流具有脉冲形式。
称为红限频率或波长限。光线频率低于红限频率，光 子能量不足以使物体内的电子逸出，因而小于红限频 率的入射光，光强再大也不会产生光电子发射；反之， 入射光频率高于红限频率，即使光线微弱，也会有光 电子射出。
红限频率为：
（5– 3）
对应的波长限为：
（5– 4）
式中，c为真空中的光速，c ≈ 3×108m/s。
⑤频率特性。当光敏电阻受到脉冲光照射时，光电流 要经过一段时间才能达到稳定值，而在停止光照后， 光电流也不立刻为零，这就是光敏电阻的时延特性。 由于不同材料的光敏，电阻时延特性不同，所以它们 的频率特性也不同，如下图所示。硫化铅的使用频率 比硫化镉高得多，但多数光敏电阻的时延都比较大， 所以，它不能用在要求快速响应的场合。
光电倍增管的最大灵敏度可达10A/lm，极间电压 越高，灵敏度越高；但极间电压也不能太高，太高反 而会使阳极电流不稳。
另外，由于光电倍增管的灵敏度很高，所以不能 受强光照射，否则将会损坏。
（3）暗电流和本底脉冲 一般在使用光电倍增管时，必须把管子放在暗室
③光谱特性。光谱特性与光敏电阻的材料有关。从下 图可知，硫化铅光敏电阻在较宽的光谱范围内均有较 高的灵敏度，峰值在红外区域；硫化镉、硫化铊、硫 化铅的峰值在可见光区域。因此，在选用光敏电阻时， 应把光敏电阻的材料和光源的种类结合起来考虑，才 能获得满意的效果。
④伏安特性。在一定照度下，加在光敏电阻两端的电 压与电流之间的关系称为伏安特性。下图中曲线1、2 分别表示照度为零及照度为某值时的伏安特性。由曲 线可知，在给定偏压下,光照度较大，光电流也越大。 在一定的光照度下，所加的电压越大，光电流越大， 而且无饱和现象。但是电压不能无限地增大，因为任 何光敏电阻都受额定功率、最高工作电压和额定电流 的限制。超过最高工作电压和最大额定电流，可能导 致光敏电阻永久性损坏。
A
真空管、 光电阴极
光电管有真空光电管和充 气光电管或称电子光电管和离
K K和光电阳 极A
子光电管两类。两者结构相似，
如右图所示。它们由一个阴极
和一个阳极构成，并且密封在
一只真空玻璃管内。
阴极装在玻璃管内壁上，其上涂有光电发射材料。 阳极通常用金属丝弯曲成矩形或圆形，置于玻璃管的 中央。
（2）基本特性 光电器件的性能主要由伏安特性、光照特性、光
2. 内光电效应 当光照射在物体上，使物体的电阻率ρ发生变化，
或产生光生电动势的现象叫做内光电效应，它多发生 于半导体内。根据工作原理的不同，内光电效应分为 光电导效应和光生伏特效应两类：
内光电效应动画演示
（1）光电导效应在光线作用，电子吸收光子能量从 键合状态过渡到自由状态，而引起材料电导率的变化， 这种现象被称为光电导效应。基于这种效应的光电器 件有光敏电阻。 （2）光生伏特效应在光线作用下能够使物体产生一 定方向的电动势的现象叫做光生伏特效应。基于该效 应的光电器件有光电池、光敏二极管、三极管。
（1）光敏电阻的结构 光敏电阻的结构和符号如下图所示。管芯是一块
安装在绝缘衬底上带有两个欧姆接触电极的光电导体。 光导体吸收光子而产生的光电效应，只限于光照的表 面薄层，因此光电导体一般都做成薄层。为了获得高 的灵敏度，光敏电阻的电极一般采用梳状图案。
（2）光敏电阻的主要参数和基本特性 ①暗电阻、亮电阻、光电流。光敏电阻在室温条件下， 全暗（无光照射）后经过一定时间测量的电阻值，称 为暗电阻。此时在给定电压下流过的电流称为暗电流。 光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电 阻。光电流是亮电流与暗电流之差。
2）光电池 光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能
的器件。由于它可把太阳能直接变电能，因此又称为 太阳能电池。它是基于光生伏特效应制成的，是发电 式有源元件。它有较大面积的PN结，当光照射在PN结 上时，在结的两端出现电动势。 （1）光电池的结构和工作原理
如图（a），在一块N型硅片上用扩散的办法掺入一些 P型杂质(如硼)形成PN结。当光照到PN结区时，如果 光子能量足够大，将在结区附近激发出电子-空穴对， 光生电子—空穴对的扩散运动使电子通过漂移运动被 拉到N型区，空穴留在P区，所以在N区聚积负电荷，P 区聚积正电荷，这样N区和P区之间出现电位差，如图 （b）。若将PN结两端用导线连起来，电路中有电流 流过，电流的方向由P区流经外电路至N区。若将外电 路断开，就可测出光生电动势。
高几万倍到几百万倍。其主要参数为倍增系数M。
图5-4 光电倍增管的结构
倍增系数M 等于n个倍增电极的二次电子发射系 数δ的乘积。如果n个倍增电极的δ都相同，则，因 此，阳极电流I为
（5– 5）
式中i为光电阴极的光电流。
光电倍增管的电流放大倍数β为：
M与所加电压有关，M在
105~108之间，稳定性为1％左右，
⑥温度特性。其性能(灵敏度、暗电阻)受温度的影响 较大。随着温度的升高，其暗电阻和灵敏度下降，光 谱特性曲线的峰值向波长短的方向移动。硫化镉的光 电流I和温度T的关系如下图所示。有时为了提高灵敏 度，或为了能够接收较长波段的辐射，将元件降温使 用。例如，可利用制冷器使光敏电阻的温度降低。
(a)
(b)
基于内光电效 应的光电元件
光敏电阻
光敏二极管
光敏三极管
基于内光电效 应的光电元件
5.1.2 光电元件
各种光电池
1. 外光电效应器件
外光电效应器件是指利用物质在光的照射下发射
电子的外光电效应而制成的光电器件，一般都是真空
的或充气的光电器件，如光电管和光电倍增管。
1）光电管 （1）光电管的结构与工作原理
1. 外光电效应 在光线的作用下能使电子逸出物体表面的现象称
为外光电效应，向外发射的电子叫做光电子。基于外 光电效应的光电元件有紫外光电管、光电倍增管、光 电摄像管等。
外光电效应动画演示
1905年德国物理 学家爱因斯坦用光量 子学说解释了光电发 射效应，并为此而获 得1921年诺贝尔物理 学奖。他的研究推动 了量子力学的发展。
光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感 器。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光 强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来 检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、 表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以 及物体的形状、工作状态的识别等。
第5章 光电式传感器
光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等 特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应 用。新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器 的诞生，为光电传感器的进一步应用开创了新的一页。
表示氧铯阴极光电管的光照特性，光电流I与光通量
成线性关系。曲线2为锑铯阴极的光电管照特性， 它成非线性关系。光照特性曲线的斜率（光电流与入 射光光通量之间比）称为光电管的灵敏度。
③光电管的光谱特性。由于光阴极对光谱有选择性， 因此光电管对光谱也有选择性。保持光通量和阴极电 压不变，阳极电流与光波长之间的关系叫光电管的光 谱特性。一般对于光电阴极材料不同的光电管，它们 有不同的红限频率υ0，因此它们可用于不同的光谱 范围。除此之外，即使照射在阴极上的入射光的频率 高于红限频率υ0，并且强度相同，随着入射光频率 的不同，阴极发射的光电子的数量还会不同，即同一 光电管对于不同频率的光的灵敏度不同，这就是光电 管的光谱特性。所以，对各种不同波长区域的光，应 选用不同材料的光电阴极。 2）光电倍增管 （1）光电倍增管的结构和工作原理
光敏电阻的暗电阻越大，而亮电阻越小则性能越 好。也就是说，暗电流越小，光电流越大，这样的光 敏电阻的灵敏度越高。实用的光敏电阻的暗电阻往往 超过1MΩ,甚至高达100MΩ，而 亮电阻则在几千欧以下，暗电阻 与亮电阻之比在102～106之间， 可见光敏电阻的灵敏度很高。
②光照特性。下图所示为光敏电阻的光照特性，表示 了在一定外加电压下，光敏电阻的光电流和光通量之 间的关系。不同类型光敏电阻光照特性不同，但光照 特性曲线均呈非线性。因此它不宜作定量检测元件， 这是光敏电阻的不足之处。一般在自动控制系统中用 作光电开关。
当入射光很微弱时，普通光电 管产生的光电流很小，只有零点几 微安，很不容易探测。这时常用光 电倍增管对电流进行放大。
如图5-4所示，光电倍增管由光阴极、倍增电极 以及阳极三部分组成。倍增极多的可达30级；阳极是 最后用来收集电子的，收集到的电子数是阴极发射电 子数的105~106倍。即光电倍增管的放大倍数可达几万 倍到几百万倍。光电倍增管的灵敏度就比普通光电管
第5章 光电式传感器
本章学习的主要内容：
5.1 光电效应与光电元件 5.2 光纤传感器 5.3 激光传感器 5.4 图像传感器
第5章 光电式传感器
光电式传感器是各种光电检测系统中实现光电转 换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光 辐射）转变成为电信号的器件。具有精度高、反应快、 非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单， 形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中 应用非常广泛。
（4）光电倍增管的光照特性 光照特性反映了光电倍增管的阳极输出电流与照
射在光电阴极上的光通量之间的函数关系。对于较好 的管子，在很宽的光通量范围之内，这个关系是线性 的，即入射光通量小于10-4lm时，有较好的线性关系。
光通量大，开始出现 非线性，如右图所示。
2. 内光电效应器件 1）光敏电阻
光敏电阻具有很高的灵敏度，很好的光谱特性， 光谱响应可从紫外区到红外区范围内。而且体积小、 重量轻、性能稳定、价格便宜，因此应用比较广泛。
谱特性、响应时间、峰值探测率和温度特性来描述。
①光电管的伏安特性。在一定 的光照射下，对光电器件的阴 极所加电压与阳极所产生的电 流之间的关系称为光电管的伏 安特性。光电管的伏安特性如 右图所示。它是应用光电传感 器参数的主要依据。
②光电管的光照特性。通常指当光电管的阳极和阴极 之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系为 光电管的光照特性。其特性曲线如下图所示。曲线1
罐装生产流水线动画演示
光的特性 光波是波长为10~10 6 nm的电磁波。
紫蓝
绿
380nm
黄橙
红
780nm
5.1 光电效应与光电元件
5.1.1 光电效应
光电效应：指物体吸收了光能后转换为该物体中 某些电子的能量，从而产生的电效应。包括外光电效 应、内光电效应。内光电效应又分为光电导效应、光 生伏特效应。
基于外光电效 应的光电元件
光电管
光电倍 增管
根据爱因斯坦假设，一个电子只能接受一个光子 的能量，所以要使一个电子从物体表面逸出，必须使 光子的能量大于该物体的表面逸出功，超过部分的能 量表现为逸出电子的动能。外光电效应多发生于金属 和金属氧化物，从光开始照射至金属释放电子所需时 间不超过s。所以我们可以假设光子是具有能量的粒 子，每个光子的能量：
加速电压稳定性要在0.1％以内。
如果有波动，倍增系数也要波动，
因此M具有一定的统计涨落。一
般阳极和阴极之间的电压为
1000~2500V，两个相邻的倍增电
极的电位差为50~100V。对所加 电压越稳越好，这样可以减小统 计涨落，从而减小测量误差。
图5-5 倍增系数 特性曲线
（2）光电阴极灵敏度和光电倍增管总灵敏度 一个光子在阴极上能够打出的平均电子数叫做光
（5– 1）
式中H为普朗克常数，6.626×10-34J·s；ν为光的频
率（s-1）
根据能量守恒定理:
（5– 2）
式中，m—电子质量；v0—电子逸出速度。该方程称
为爱因斯坦光电效应方程。 光电子能否产生，取决于光电子的能量是否
大于该物体的表面电子逸出功A0。不同的物质具有不 同的逸出功，即每一个物体都有一个对应的光频阈值，
当入射光的频谱成分不变时，产生的光电流与光 强成正比。即光强愈大，意味着入射光子数目越多， 逸出的电子数也就越多。
注意：光电子逸出物体表面具有初始动能mv02 /2，
因此外光电效应器件（如光电管）即使没有加阳极电 压，也会有光电子产生。为了使光电流为零，必须加 负的截止电压，而且截止电压与入射光的频率成正比。
里避光使用，使其只对入射光起作用；但是由于环境 温度、热辐射和其它因素的影响，即使没有光信号输
入，加上电压后阳极仍有电流，这种电流称为暗电流， 这是热发射所致或场致发射造成的，这种暗电流通常 可以用补偿电路消除。
如果光电倍增管与闪烁体放在一处，在完全蔽光 情况下，出现的电流称为本底电流，其值大于暗电流。 增加的部分是宇宙射线对闪烁体的照射而使其激发， 被激发的闪烁体照射在光电倍增管上而造成的，本底 电流具有脉冲形式。
称为红限频率或波长限。光线频率低于红限频率，光 子能量不足以使物体内的电子逸出，因而小于红限频 率的入射光，光强再大也不会产生光电子发射；反之， 入射光频率高于红限频率，即使光线微弱，也会有光 电子射出。
红限频率为：
（5– 3）
对应的波长限为：
（5– 4）
式中，c为真空中的光速，c ≈ 3×108m/s。
⑤频率特性。当光敏电阻受到脉冲光照射时，光电流 要经过一段时间才能达到稳定值，而在停止光照后， 光电流也不立刻为零，这就是光敏电阻的时延特性。 由于不同材料的光敏，电阻时延特性不同，所以它们 的频率特性也不同，如下图所示。硫化铅的使用频率 比硫化镉高得多，但多数光敏电阻的时延都比较大， 所以，它不能用在要求快速响应的场合。